Introducimos el naturalismo en el Episodio 7, donde explicamos que es la posición de que solamente existe un mundo, que es el mundo natural: no existe tal cosa como lo sobrenatural, lo espiritual ni lo divino. En contextos más técnicos también se le conoce a esta visión como materialismo o fisicalismo, pero estos términos suelen ser usados menos porque se prestan a confusiones.
Una exposición moderna del naturalismo y sus consecuencias la encontramos en The Big Picture del físico teórico Sean Carroll. Carroll presenta un naturalismo "poético", la idea de que hay una sola realidad natural, pero muchas distintas maneras de hablar de ella y, particularmente, de describirla en términos de historias que contamos los humanos. En el naturalismo poético, es equivalente e igualmente legítimo hablar de la realidad a distintos niveles, según lo que quisiéramos describir o explicar. Una laptop es un montón de átomos, pero también lo es de circuitos integrados; de procesadores, disco y memoria; o es un aparato con un sistema operativo y aplicaciones que nos permiten realizar múltiples actividades. Todas son maneras equivalentes de describir al mismo objeto o fenómeno. Lo mismo aplica para seres vivos incluyendo, por supuesto, a los humanos.
Algo notable del libro de Carroll es que, contrario a otros libros comparables escritos por científicos "duros", es explícitamente interdisciplinario y, en particular, filosófico. Y no me refiero en el sentido de darnos un repaso de la física desde los antiguos griegos: me refiero a que piensa como filósofo, en al menos dos sentidos: primero, que es sumamente bien leído en el tema de la filosofía en sí (algo escaso entre muchos científicos "duros"); y segundo, en que busca entender la realidad y sus consecuencias para nosotros los humanos, en el espíritu—descrito por Wilfred Sellars—de reconciliar el mundo humano con el mundo científico. En palabras de Carroll (mi traducción):
Y sin embargo debemos vivir y actuar. Somo colecciones de campos cuánticos vibrantes, unidos en patrones persistentes y alimentándonos de energía libre del ambiente y según leyes de la naturaleza impersonales e indiferentes, y somos también seres humanos que toman decisiones y se preocupan por lo que nos pasa a nosotros y a los demás. ¿Cuál es la mejor manera de pensar acerca de cómo deberíamos vivir?De todos modos Carroll dedica una parte sustancial de su libro al nivel fundamental de lo que existe, hasta nuestro mejor entendimiento: el mundo descrito por la Teoría Central, o Core Theory, mejor conocida como la combinación del Modelo Estándar de la física de partículas con la Relatividad General (el área general en el que yo hice mis estudios de doctorado). A estas alturas he perdido algo de perspectiva en cuanto a qué es un texto de divulgación entendible por el público general, habiendo estado inmerso en los detalles técnicos por unos años, pero me parece que Carroll hace una labor tan buena como se pudiera pedir (debo señalar que es uno de los pocos científicos en activo que son además grandes comunicadores, y que incluirían a una lista muy corta con gente como Janna Levin, Brian Greene, Hannah Fry, Adam Rutherford, Brian Cox, Neil deGrasse Tyson y, todavía, Richard Dawkins).
La Teoría Central es el resultado de echar a andar la maquinaria matemática de la Teoría Cuántica de Campos, en la que los bloques fundamentales de los que está hecho el universo son campos : objetos físicos distribuidos en todo el espaciotiempo y con un valor particular en cada punto. Existe un campo para cada partícula y fuerza de la naturaleza: los campos fermiónicos del electrón, muón, tau, electrón-neutrino, muón-neutrino, tau-neutrino, quark arriba, quark encanto, quark cima, quark abajo, quark extraño y quark fondo; y los campos bosónicos del gravitón, fotón, ocho tipos de gluones, los bosones W, Z y el ahora conocido Higgs. Todo lo que un humano ve en su vida diara está hecho de esto, y el humano también. Los bosones se "amontonan" para crear campos de fuerza como el electromagnetismo y la gravitación. Los fermiones ocupan espacio y le dan estructura y "sustancia" a la materia. No hay más.
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| La Teoría Central en una sola ecuación. Es válida para regímenes de gravedad débil (todo menos agujeros negros y el Big Bang). |
La Teoría Central completa, para propósitos prácticos, el análisis de la materia. Usándola, podemos deducir qué clase de núcleos atómicos, átomos, moléculas—y estrellas—existen. Y podemos orquestar el comportamiento de grandes ensambles de estos elementos confiablemente para hacer transitores, láseres, o Grandes Colisionadores de Hadrones. Las ecuaciones de la Teoría Central han sido probadas con mucha mayor precisión, y bajo condiciones mucho más extremas, que las requeridas para su aplicación en química, biología, ingeniería o astrofísica. Aunque ciertamente hay muchas cosas que todavía no entendemos... sí entendemos la materia de la que estamos hechos y la que nos encontramos en la vida diaria.O como dice el propio Carroll: las leyes fundamentales de la física subyacentes a la vida diaria son completamente conocidas. Faltan cosas por descubrir o entender, pero o no son fundamentales (turbulencia, materia condensada, etc.), o no son relevantes para la vida diaria de un típico humano (materia oscura, energía oscura, gravitación cuántica). Si una partícula durara lo suficiente para interactuar con la materia ordinaria, con suficiente fuerza como para posiblemente tener efectos observables en la vida diaria, ya la hubiéramos producido en experimentos a estas alturas (en teoría de campos a esto se le conoce como crossing symmetry, o simetría de cruzamiento).
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| Diagrama de Feynman de un electron y un positrón aniquilándose para crear un fotón que decae a un muón y antimuón (el tiempo pasa de izquierda a derecha). |
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Si nos alejamos del nivel de la física fundamental, observamos comportamiento interesante: a pesar de que las leyes de la física no distinguen la dirección del tiempo a nivel de partículas subatómicas, en el mundo macroscópico sí hay procesos irreversibles. Esto es por la segunda ley de la termodinámica, que dicta que la entropía de un sistema cerrado siempre aumenta y así marca la dirección de la flecha del tiempo. Podemos pensar en el Big Bang como un enorme resorte comprimido que repentinamente se soltó y hoy sigue expandiéndose, permitiendo que muchos procesos aprovechen el viaje mientras su energía se disipa poco a poco.
A algunos les inquieta cuál habrá sido la fuente de toda esa energía en primer lugar. La pregunta es ociosa y generalmente tiene la intención de postular un dios que ahí la puso, pero solamente recorre el problema un paso más (¿quién puso ahí al dios?). Además, hay un escenario perfectamente compatible con la evidencia, hasta donde sabemos, en el que la energía total del universo es cero :
En relatividad general tenemos una fórmula para la energía total del universo. Resulta que un universo uniforme—uno en el que la materia está distribuida de forma pareja por todo el espacio a grandes escalas—tiene energía precisamente cero. La energía de las "cosas" como la materia y la radiación es positiva, pero la energía asociada al campo gravitacional (la curvatura del espaciotiempo) es negativa, y exactamente suficiente para cancelar la energía de las cosas.Ojo: decir que el universo provino de la nada y decir que tiene energía total cero no son lo mismo. Este malentendido es fuente de mucha confusión tanto en el público general como entre expertos, ¡incluyendo algunos físicos! No es fácil de imaginar sin saber relatividad general y teoría cuántica de campo, pero la idea básica es esta: el costo de crear materia a partir del vacío es que también debes crear más espacio más vacío.
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| Captura de un video de minutephysics. |
Hemos logrado un progreso sorprendente en entender qué es la vida y cómo llegó a ser, y hay muchas razones para estar optimistas de que los avances continuarán hasta que al fin lo entendamos. El trabajo por hacer requerirá química, física, matemáticas y biología, no magia.
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El subtítulo del libro es Sobre los orígenes de la vida, el propósito y el universo mismo. Es en el propósito, o significado, que Carroll plantea explícitamente y con lujo de detalle lo que otros autores prefieren rodear o meter bajo el tapete: no hay tal cosa aparte de la que inventemos nosotros los humanos y, quizá, otros seres inteligentes. Al universo no le importó que no estuviéramos aquí durante sus primeros 13 mil millones de años, y no le importará cuando dejemos de existir tampoco. El significado o propósito en nuestras vidas es algo que construimos nosotros mismos a nuestra conveniencia, una manera de darle coherencia a lo que hacemos mientras disipamos la energía del Sol.
Los sistemas éticos también son construidos por nosotros los humanos y no están basados en nada eterno o fundamental. A esta posición se le conoce como constructivismo moral. Una vez construidos los valores éticos, entonces hay respuestas objetivas de cómo cumplirlos, pero no antes. Qué valores éticos construyamos depende solamente de nosotros y lo que queramos hacer con nuestro tiempo aquí. Un error común es confundir a los valores construidos con valores arbitrarios, que es precisamente lo que no son. Solo porque los preceptos morales sean inventados no quiere decir que no sean reales, o que cualquier conjunto dé igual: el constructivista moral no titubea en corregir a otros sistemas morales, sobre todo si están equivocados acerca de cuestiones empíricas (como los sistemas que se basan en lo sobrenatural). En otras palabras, no es lo mismo constructivismo que relativismo.
Un ejemplo que no usa Carroll pero yo sí considero útil es el juego del ajedrez: podemos imaginar perfectamente un universo en el que no existe sin caer en incoherencias lógicas (nuestro propio universo fue así casi siempre). Queremos un juego lo suficientemente entretenido, fácil de aprender y complejo como para que valga la pena jugar. Si es portátil y puede hacerse con materiales sencillos, mejor. Poco a poco lo construimos y vamos definiendo las reglas que cumplen con estos criterios y, una vez que está creado, definitivamente hay maneras mejores y peores de jugar, y hasta una computadora puede calcularlas. Pero el juego en sí lo inventamos nosotros. (No recuerdo dónde lo vi, pero me resultó útil la distinción entre lo objetivo y lo absoluto: la ética puede ser perfectamente objetiva, pero no absoluta. Dadas las reglas y metas éticas, hay respuestas correctas e incorrectas de cómo cumplirlas; pero las reglas no existen en el mundo más allá de los acuerdos que hagamos quienes vivimos con ellas).
A muchos esto los dejará sintiéndose un tanto a la deriva. Pero es también sinónimo de libertad. Sí vi a Carroll usar un ejemplo muy útil en muchas pláticas pero no lo incluyó por alguna razón en su libro. Imaginamos a un artista ante un lienzo en blanco, preguntándose: "¡Oh no! ¿Pero dónde están las líneas y números que me dicen qué debo hacer? ¿Cómo saber qué es lo que debo pintar aquí?" Absurdo: el punto es que podemos pintar lo que queramos, para bien o para mal. Entonces, deberíamos aprovechar para hacer gran arte. Al universo no le importará, pero ¿y qué? A nosotros nos importa. ¿Qué más quieren?
